태양 광 발전의 효율성을 향상시키는 방법?

에너지 부족과 환경 오염은 우리나라의 지속 가능한 경제 발전이 직면 한 주요 문제입니다. 태양광 발전의 사용은 우리나라의 에너지 구조를 변화시키고 우리나라가 직면 한 환경 문제를 근본적으로 해결할 것으로 기대됩니다. 그러나 이러한 페로브스카이트 태양 전지의 "작업 효율"을 향상시키는 방법은 과학 연구자들에게 공통적 인 골칫거리입니다.

최근 난징 공과 대학 고급 재료 연구소의 진 톈시 (Qin Tianshi) 교수 팀은 최근 음이온 - 양이온 쌍 물질을 사용하여 페로브스카이트 "결정 건물"의 두 개의 "구멍"을 수리했습니다. 결함 패시베이션, 화학적 성질 변화, 효율성과 안정성을 모두 달성하기 위해 관련 연구 결과가 최근 "물질"에 발표되었습니다.

"탄소 중화와 탄소 피킹의 맥락에서 새로운 유형의 페로브스카이트 태양 전지가 등장했으며 페로브스카이트 재료 및 셀의 환경 안정성 향상은 페로브스카이트 태양 전지의 상용화에 매우 중요합니다." Qin Tianshi는 페로브스카이트 태양 전지가 현재의 상용 실리콘 태양 전지와 비교할 수있는 높은 전력 변환 효율을 가지고 있다고 소개했지만 간단하고 경제적이며 환경 친화적 인 생산 공정으로 인해 전 세계 과학자들의 "사랑스러운"이되었습니다. 이중 탄소 목표의 실현에 기여할 것으로 기대된다. 연구자들의 골칫거리는 현재의 페로브스카이트 태양전지가 여전히 습도, 온도, 빛 및 기타 환경에 매우 민감하다는 것이다. 페로브스카이트 태양 전지가 이러한 환경에 노출되면 분해되기 쉽고 안정성 저하와 같은 현저한 문제가 있습니다.

현재 시장에서의 연구 작업은 주로 태양 전지의 효율성과 안정성을 향상시키기위한 일방적 인 문제를 해결하는 데 중점을 둡니다. 일반적으로 페로브스카이트 물질의 한 성분만 최적화되거나 효율성과 안정성을 달성하기 위해 단일 화학 환경의 최적화가 사용됩니다. 섹스의 동기화 된 향상. 이 논문의 공동 최초 저자이자 부연구원 인 왕 아이페이 (Wang Aifei)는 "우리 팀의 연구 결과는 음이온과 양이온 쌍을 추가하여 여러 측면과 모든 방향에서 페로브스카이트 물질의 결함을 수동화하고 화학적 특성을 변화시켜 효율성과 안정성에서 두 세계의 최고를 달성하는 시너지 효과를 사용한다"고 말했다.

"페로브스카이트 물질은 우리의 일반적인 소금과 마찬가지로 음이온과 양이온으로 구성된 일종의 결정체입니다." 진톈시가 생생하게 소개했다. 현미경 세계에서이 "크리스탈 빌딩"에는 많은 결함이있는 구멍이있어 외부 수증기가 구멍을 통해 건물로 들어갈 수 있습니다. 물 저장의 지속적인 증가와 함께, 건물은 결국 붕괴 될 것입니다. 거시적 인 관점에서 볼 때,이 페로브스카이트 결정은 분해되고 파괴됩니다. 그래서 과학자들은 건물의 결함을 수리하고 외부 수증기로부터 보호하기 위해 다양한 재료를 개발했습니다. 음이온과 양이온이 함께 결정을 형성하는 것처럼, 페로브스카이트 "결정 건물"에는 음이온 결함과 양이온 결함이라는 두 개의 "구멍"이 있습니다. 국제 동료들의 이전 작업은 한 가지 유형의 구멍 만 수리했습니다. 음이온 - 양이온 쌍 물질을 사용하여, 페로브스카이트 "결정 건물"의 두 개의 "구멍"이 동시에 수리됩니다. 그 결과 페로브스카이트 태양전지는 이전에 보고된 태양전지에 비해 효율과 안정성이 크게 향상되었다.

박사 과정 학생 왕 융간 (Wang Jungan)은 "이 연구의 결과는 표준 햇빛 아래에서 23 % 이상의 광전 변환 효율을 달성 할 수 있으며, 이는 현재 상용 실리콘 태양 전지의 효율에 매우 가깝거나 심지어 초과합니다. 동시에, 음이온과 양이온의 시너지 효과는 두 개의 방수 격리층을 구축하여 페로브스카이트 태양 전지의 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있으므로 셀의 작동 시간을 연장하고 연속 조명 하에서 1,000 시간 이상의 환경 안정성을 달성 할 수 있습니다. "

"이 연구를 통해 하나의 전략은 여러 페로브스카이트 태양 전지의 어려움을 동시에 해결하고 더 큰 면적의 태양 전지를 제작하려는 시도에 대한 자신감을 높이고 페로브스카이트 태양 전지의 상용화를 준비합니다." 진 톈시 (Qin Tianshi) 교수가 논평했다.

이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 (National Natural Science Foundation)의 일반 프로젝트와 장쑤성 자연 과학 재단 (Natural Science Foundation)의 일반 프로젝트에 의해 지원되었다고보고되었습니다.